Dehnen Sie es nun richtig kräftig und halten Sie es schnell an Ihre temperaturempfindliche Oberlippe. Sie werden spüren, dass es wärmer ist als zuvor. Das liegt daran, dass Sie dem Gummiband Energie zuführen, wodurch seine Temperatur steigt.
Bist du bereit für den tollen Teil? Lassen Sie es eine Weile gestreckt, bis es wieder Zimmertemperatur hat. Lassen Sie nun das Gummiband entspannen und berühren Sie schnell wieder Ihre Lippe. Es schneit kälter als Raumtemperatur! Im Ernst, probieren Sie es selbst aus.
Wenn Sie also ein ausreichend großes Gummiband hätten, könnten Sie damit Ihr Haus kühlen? Moment mal, Sie werden sagen: Im ersten Schritt, als wir das Gummiband gedehnt haben, wurde es heiß, und dann kühlte es wieder auf seine ursprüngliche Temperatur ab – und dadurch auch erhitzt die Luft. Sie haben Recht. Aber was wäre, wenn wir die wärmere Luft nach draußen ablassen könnten? Dann könnten Sie einfach die Abkühlphase drinnen lassen.
Boom. Sie haben gerade die Klimaanlage neu erfunden! Anstelle eines Gummibandes verfügt eine Klimaanlage über eine Flüssigkeit, ein sogenanntes Kältemittel, das in einem geschlossenen Kreislauf von innen nach außen zirkuliert. Diese Flüssigkeit hat eine geringe spezifische Wärme – ändert also schnell ihre Temperatur – und einen sehr niedrigen Siedepunkt und verwandelt sich bei etwa –15 Grad Fahrenheit in ein Gas.
Wie funktioniert es? Das Gas wird zunächst komprimiert und dabei auf etwa 150 Grad erhitzt. Das heiße Gas zirkuliert in einer Reihe von Kupferschlangen im Freien, über die ein Ventilator bläst, sodass das Gas Wärmeenergie an die Atmosphäre abgibt. (Kupfer hat auch eine geringe spezifische Wärme.)
Dann wird es zurück ins Innere gepumpt, wo der Druck schnell abgebaut wird, wodurch es sich ausdehnt und sofort auf etwa 40 Grad abkühlt. Während die nun kalte Flüssigkeit durch die Innenschlangen zirkuliert, bläst ein Ventilator warme Innenluft darüber, erwärmt die Flüssigkeit erneut und kühlt dabei die Innenluft ab. Während das System zirkuliert, nimmt es grundsätzlich Wärmeenergie in Innenräumen auf und transportiert sie nach draußen.
Dies ist übrigens genau derselbe Vorgang, den Ihr Kühlschrank verwendet, um Ihren Käse und Ihre Limonade kalt zu halten. In beiden Fällen wird durch den Prozess etwas im Inneren kühler und etwas draußen wärmer. Legen Sie Ihre Hand hinter den Kühlschrank und Sie werden sehen, was ich meine. Nur zum Spaß, hier ist ein Typ, der tatsächlich Ich habe einen Kühlschrank gebaut, der auf Gummibändern läuft.
Wärmepumpen sind also nichts Neues!
Sie dachten, das wäre ein Artikel über Wärmepumpen, oder? Nun, wissen Sie was – wir haben die ganze Zeit über Wärmepumpen gesprochen, weil sie nach den gleichen Prinzipien funktionieren. Eine Wärmepumpe kühlt Ihr Zuhause genau wie eine Klimaanlage: Durch die Zirkulation eines Kältemittels und die Variation des Drucks, um die Temperatur zu ändern, entnimmt sie Wärmeenergie von einem Ort und gibt sie an einem anderen Ort ab.
Zurück zum großen Rätsel: Wie kann eine Wärmepumpe an einem kalten Tag die Temperatur der Raumluft erhöhen, ohne tatsächlich Wärme zu erzeugen? Ganz einfach: Einfach rückwärts laufen lassen! Dieses Mal lassen wir das heiße komprimierte Kältemittel im Inneren des Hauses abkühlen, um die Innenlufttemperatur zu erhöhen. Das unter niedrigem Druck stehende, kalte Gas gelangt dann zum Aufwärmen nach draußen.
Draußen aufwärmen? Ja. Selbst an einem eiskalten Tag verfügt die Luft noch über Wärmeenergie. Solange die Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt (was, glauben Sie mir, der Fall ist, denn dieser liegt bei etwa -460 Grad Fahrenheit), sind die Luftmoleküle in Bewegung. Und da wir das Kältemittel auf beispielsweise -15 Grad abkühlen, was an den meisten Orten niedriger ist als die Wintertemperaturen, wird selbst der kalten Luft Wärmeenergie entzogen.
Natürlich kann man Energie nicht umsonst bekommen. Wärmepumpen sind auf Strom angewiesen, um den Kompressor und die Ventilatoren anzutreiben. Aber wenn Sie zu Hause Solarpaneele haben oder der Strom in Ihrer Gegend sogar teilweise aus kohlenstofffreien Quellen stammt, kann der Ersatz eines Gasofens durch eine Wärmepumpe einen großen Unterschied bei der Reduzierung der Treibhausgasemissionen machen. Und wahrscheinlich werden dadurch auch Ihre Stromrechnungen gesenkt.